明思宗崇禎十二年（1639 年）八月初一日，徐霞客從雲南小獵彝出發，往東南經枯柯新街、右甸、順寧府到達雲州。複回順寧府，往北渡過瀾滄江和黑惠江入蒙化府，轉東過龍慶關到迷渡，再往東轉北，經過洱海衛、賓川府，於二月二十日回到雞足山。
這是徐霞客一生中最後一段壯遊，走這條線路是為了考察瀾滄江。在雲縣，徐霞客終於搞清了瀾滄江獨流入海，而不是與禮社江合流，這一說法訂正了《大明一統誌》中的謬誤。
在彌渡和巍山，徐霞客又得以親眼目睹禮社江的源流。至此，徐霞客在雲南完成了對長江、珠江、紅河、瀾滄江、怒江以及伊洛瓦底江支流六條大河的考察。
九月十五日，徐霞客受麗江土司木增所托，修撰《雞足山誌》。就徐霞客對雞足山的了解以及他廣泛的閱曆來說，沒有人比他更適合修這部誌了。
徐霞客對雞足山的地理，作了更詳細的考察。他已是五十多歲的老人，還在陡峭的山嶺間攀緣。他仔細地記敘了雞足山的山名、山脈、山界以及開拓的曆史，精確地寫下了雞足山的峰、岩、洞、嶺、梯、穀、坪、峽和林泉、瀑布、溫泉等地形地貌。
雞足山南部放光寺的山穀，因大氣層密度不同，能形成海市蜃樓的幻景，他對此也作了科學分析，認為這是山川河穀之中的氣流和光多重作用的結果。幾百年前，封建迷信幾乎占據了人們的頭腦，徐霞客能有這樣的見識是非常難得的。
徐霞客在雞足山寫下了兩萬餘字的日記，重修了《雞足山誌》，還寫了一些詩歌來讚美雞足山的美景。可惜《雞足山誌》現在已佚，保存至今的隻有《雞足山誌目》與一部分《雞足山誌略》。
由於徐霞客久涉瘴癘之地，加之長年奔波於旅途中，飲食粗陋，身體已積勞成疾。到雞足山後，他的臉上、四肢都發起了疹塊，皮膚紅腫，左耳和左腳不時有瘙癢之感。